CN101740555B - 超高压脉冲整流硅堆 - Google Patents
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Abstract
超高压脉冲整流硅堆，涉及高频整流技术。本发明包括串联的多个二极管层，每个二极管层由多个并联在上下两块金属板之间的二极管构成，每个二极管层还并联有均压电容。本发明的有益效果是，本发明的硅堆能够在100ns以内，对300kV及以下的猝发脉冲实现有效关断，从而阻隔反向电压，可以工作在10MHz及以内频率，解决了高压、高频整流的问题。
Description
所属技术领域
本发明涉及高频整流技术。
背景技术
众所周知，硅堆通常用在频率比较低的情况下，绝大部分用作整流。随着电力电子学等的发展，超高压脉冲整流硅堆有广泛的需求。但是，硅堆的工作电压和频率是相互制约的，工作电压高的硅堆频率低，频率高的硅堆工作电压又低，二者不能兼顾。通常，100kV以上的硅堆只能工作在10kHz以下，不能实现MHz脉冲的整流。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于超高压快脉冲整流的新型脉冲硅堆。
本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，超高压脉冲整流硅堆，其特征在于，包括串联的多个二极管层，每个二极管层由多个并联在上下两块金属板之间的二极管构成，每个二极管层还并联有均压电容。
进一步的，在层间金属板的边缘设置有匀场环。相邻的二极管层可以共用一块金属板。
或者，所述金属板为印刷电路板的金属薄板，相邻的二极管层共用一块双面印刷电路板。
更进一步的，金属板为圆形，每个二极管层的二极管为圆柱状分布，二极管和金属板的连接点在金属板的边缘，均压电容和金属板的连接点在金属板中心。所述匀场环为金属环。
本发明的有益效果是，本发明的硅堆能够在100ns以内，对300kV及以下的猝发脉冲实现有效关断，从而阻隔反向电压，可以工作在10MHz及以内频率，解决了高压、高频整流的问题。本发明的超高压脉冲整流硅堆能够达到的主要技术指标为：
VRRM＝300kV，IR≤100μA；
IF(AV)＝2A，VF＜600V；
trr≤100ns。
以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1是本发明的整体示意图。
图2是本发明的每一层的器件分布示意图。图2中，仅表示二极管和电容的连接点在电路板上的位置，二极管均匀分布在边缘，故并未画出全部二极管，仅以一个示例。
图3是使用本发明硅堆产生多脉冲的使用实例示意图。
图中，1)二极管，2)均压电容，3)匀场环，4)圆片双面印刷电路板，5)连接柱，6)第1个超高压脉冲整流硅堆，7)第1个超高压单脉冲，8)第2个超高压脉冲整流硅堆，9)第2个超高压单脉冲，10)第n个超高压单脉冲，11)第n个超高压单脉冲，12)超高压多脉冲。
具体实施方式
参见图1-2。
本实施方式的整体思路是：
1.对组装硅堆的二极管进行选型。二极管的反向耐压VRRM要求10kV以上，反向恢复时间trr≤70ns；
2.串联技术。多个二极管通过串联形成一个300千伏的超高压硅堆。由于多级串联分布参数的存在，必然造成在高频情况下电压分布不均，导致某些二极管过压击穿，因此，硅堆内部级间采取额外的电容均压措施，以使得每部分的硅堆都能承担接近一致的电压；
3.并联技术。多个二极管通过并联实现2A的正向电流，根据硅堆的正向电流指标和单个二极管的正向电流来确定二极管并联数量。并联的二极管应该技术参数尽量一致，以保证并联的各个二极管通过相近的电流。
本发明包括串联的多个二极管层，每个二极管层由多个并联在上下两块金属板之间的二极管1构成，每个二极管层还并联有均压电容2。考虑到高压状态下电路板或者金属板的尖锐边缘可能出现放电，在边缘部分设置有表面平滑的匀场环3。
实施例1：本实施例的金属板采用双面印刷电路板上的金属薄板。二极管按照实际需求的并联数量在圆片双面印刷电路板4的外围均布焊接，中心部分焊接均压电容2，每层为圆柱状，整体亦为圆柱状。圆片双面印刷电路板4边缘加匀场环3匀化局部场强，串联级数依据需求的工作电压确定。双面印刷电路板两面的金属薄板导通。
实施例2：本实施例与实施例1的区别是，金属板采用整块金属板，相邻两层的二极管和电容共用一块金属板。
将本发明的多个超高压脉冲整流硅堆并联，可以达到脉冲合成的目的，如图3。首先，第1个超高压单脉冲7通过第1个超高压脉冲整流硅堆6输送到负载，这时除第1个硅堆导通外其它的硅堆反向关断；然后，第2个超高压单脉冲9通过第2个超高压脉冲整流硅堆8输送到负载，这时除第2个硅堆导通外其它的硅堆反向关断；以此类推，第n个超高压单脉冲11通过第n个超高压脉冲整流硅堆10输送到负载，这时除第n个硅堆导通外其它的硅堆反向关断，依据超高压脉冲整流硅堆的参数，每个脉冲间的间隔不小于100ns，最终在负载上即可得到高重复率的超高压多脉冲12。
Claims (3)
1.超高压脉冲整流硅堆，其特征在于，包括串联的多个二极管层，每个二极管层由多个并联在上下两块金属板之间的二极管(1)构成，每个二极管层还并联有均压电容(2)，在层间金属板的边缘设置有匀场环(3)，所述匀场环(3)为金属环；金属板为圆形，每个二极管层的二极管为圆柱状分布，二极管和金属板的连接点在金属板的边缘，均压电容和金属板的连接点在金属板中心。
2.如权利要求1所述的超高压脉冲整流硅堆，其特征在于，相邻的二极管层共用一块金属板。
3.如权利要求1所述的超高压脉冲整流硅堆，其特征在于，所述金属板为印刷电路板的金属薄板，相邻的二极管层共用一块双面印刷电路板。
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